2-AMALIY MASHG’ULOT
1.2.Kam uglerodli po‘latni payvandlashda metall chokning mikrostruktura o`zgarishlarini mustaxkamlikka tasiri.
Ishdаn mаqsаd Kam uglerodli po‘latni payvandlashda metall chokning mikrostrukturasi haqida tushuncha
II. Qisqаchа nаzаriy mа’lumоt: Azot chok metallida havodan o‘tib eriydi. Havo azotning asosiy manbai xisoblanadi. Bunda miqdoriga bog’liq holda azot temir bilan ikkita nitridni hosil qilishi mumkin:
4[Fe] + [N] ↔ [Fe4N] (1)
2[Fe] + [N] ↔ [Fe2N] (2)
Payvandlashda azotning tag’chilligini xisobga olib temir nitridlarining xosil qilinishi asosan (1) reaktsiya bo‘yicha Fe4N ni hosil qilish bilаn kechаdi.
Azot molekulasi mustaxkam birikma hisoblanadi va molekulyar azotning dissotsiatsiyasi juda past bo‘ladi.
Shuning uchun atomar azotning partsial bosimi juda past bo‘ladi va mos ravishda temirda azotning eruvchanligi juda kichik bo‘ladi.
Chok metallini ximoya qilishga bog’liq xolda azot miqdori har xil bo‘lishi mumkin (jadvalga qarang).
8-jadval
Pаyvаnlаsh usuli
|
[%N] miqdori
|
Pаyvаndlаsh simi
|
0,002 ÷ 0,003
|
Flyus ostidа аvtomаtik pаyvаndlаsh
|
0,002 ÷ 0,003
|
Gаzli pаyvаndlаsh
|
0,015 ÷ 0,02
|
Qo‘ldа yoyli pаyvаndlаsh
|
0,02 ÷ 0,05
|
Qoplаnmаgаn (ochiq) sim bilаn pаyvаndlаsh
|
0,105 ÷ 0,218
|
AzotningFeda maksimal eruvchanligi 0,06% dan oshmaydi. Azotning po‘latdagi eruvchanligi mustaxkam nitridlarni hosil qiluvchi elementlar ko‘paytiradi: Mn; Cr; Nb; V; Ti; Al; Ta. Quyidagi elementlar esa eruvchanlikni kamaytiradi. Ni; Co; Si; C.
Kislorod chokdagi azot miqdorini ayniqsa kuchli orttiradi (V.V. Podgaetskiy) ni ma’lumotlari.
4-rasm. Azotni po‘latdagi eruvchanligiga ta’siri.
Azot eruvchanligining bunday tavsifi gaz fazasida azot oksidining hosil bo‘lishini izoxlaydi, uni dissotsiatsiya qilishida ortiqcha energiyaga ega azot atomlari hosil bo‘ladi. Mustaxkamlik bir oz oshganda azotning mavjud bo‘lishi payvand chokining plastikligini kamaytiradi va payvand mo‘rtlashishiga olib keladi. Agar qoplamali elektrod bilan payvandlashda mo‘rt buzilishiga o‘tish temperaturasi (Tm) = - 40 °C bo‘lsa, u xolda yolg’iz (yalang’och) sim bilan payvandlashda Tm = + 100 °C.
Azot misda erimaydi va misni payvandlashda ximoyalovchi gaz bo‘lib xisoblanishi mumkin.
Payvand choklariga ta’sir qilishda azot kuchli austenizator bo‘lib, faqat zanglamaydigan po‘latlarni payvandlashda ta’sir ko‘rsatadi.
5-rasm. Azotni kam uglerodli po‘latlarni mexanik xossalariga ta’siri.
Azotning temirda eruvchanligi A.N. Morozovning tadqiqotlari ma’lumotlariga ko‘ra quyidagi empirik formula bilan ifodalanishi mumkin:
6-rasm. Azotni temirdagi eruvchanligi grafigi.
Azotning temirda eruvchanligining temperaturaga bog’liq grafigi, azot bosimi bir atmosfera bo‘lganda xuddi vodoroddagi kabi o‘ziga xos nuqtalarda eruvchanlikning katta miqdorda kamaishi kuzatiladi.
Vodorod temir (shuningdek Ni, Al, Cu, va boshqalar) bilan kimyoviy birikmalar hosil qilmaydi va eritmada atomar holatda bo‘ladi.
Zr, Ti, V, Ta bilan esa kimyoviy birikmalar gidridlar hosil qiladi.
Erish mexanizmi uch bosqichda o‘tadi:
1. Gazning metallga tegishida gaz molekulalari va metall sirtidagi atomlar o‘rtasida tortishish kuchlari vujudga keladi va gaz molekulalari tortilib, metall sirtida monomolekulyar plyonka tarzida joylashadilar. Bu hodisa adsorbtsiya deb ataladi. Adsorbtsiyada ma’lum miqdordagi issiqlikning ajralishi bilan gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi.
2. Metall sirtidagi gaz molekulalari atomlarga dissotsiatsiyalanadi. Dissotsiatsiya shuningdek ma'lum miqdordagi issiqlik yutilib gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi.
3. Metall sirtidagi gaz atomlari eritmada (metallda) gaz kontsentratsiyasini oshirib, metall ichkarisiga diffuziyalanadi. Gaz atomining metall ichiga o‘tishida xam gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi. Metallda erishining to‘liq jarayoni gaz absorbtsiyasi deb ataladi. Absorbtsiya xodisasi doimo gazning qH va qS – lari o‘zgarishlari bilan bir kechadi.
Payvandlashning har qanday usulida erigan metall namlik va qoplamalarni organik birikmalari, ximoyalovchi gaz, flyus, atrofdagi havo va boshqalarning hisob vodorod bilan to‘yinadi. Vodorodning suyuq temirda eruvchanligi Siverts qonuniga bo‘ysinadi:
Po‘latda vodorodning eruvchanligining nixoyatda kichik foiz miqdorini hisobga olib, eruvchanlikni ko‘pincha 100g metallda eritilgan vodorodni millimetrda baxolanadi. U holda:
Vodorodning po‘latda eruvchanligi kristallanishda to‘rt martda kamayadi, bu esa diffuzion vodorodning hosil bo‘lishiga olib keladi, u 48-72 soat mobaynida doimiy kristall panjaradan kichik atom o‘lchoviga ega bo‘lib, payvandlanayotgan metalldan uzoqlanadi.
Bunda qolgan vodorodni qoldiq vodorod deb atash qabul qilingan bo‘lib, uning miqdori odatda 1-1,5 mlG`100g ni tashkil etadi.
Payvandlashning turli xil usullarida diffuzion vodorod miqdori odatda quyidagini tashkil etadi.
Elektrod bilan dastaki yoy bilan payvandlashda:
organik qoplamalar bilan...........................................15,00
ushaning o‘zi organik birikmalarsiz.......................... 2,15
ushaning o‘zi qoplama namligi bilan (~4%) ...............6,7
da payvandlashda.....................................................0,04
flyus ostida avtomatik payvandlashda .......................4,40
Gaz bilan payvandlashda.............................................. 5,00
Vodorodning diffuziyasi po‘latning tuzilishiga bog’liqholda 48-72 soat mobaynida kechadi. Toblash holida esa chokoldi xududida vodorodni vaqtincha to‘plash amalga oshiriladi. Vodorod payvandlashda g’ovaklarning paydo bo‘lishi sababi va ko‘pgina xollarda sovuq yoriqlarning (darzlarning) paydo bo‘lishiga sababchi bo‘ladi. Umumiy ko‘rinishda bir sutkada payvand chokidan barcha erigan vodorodning 60 q 70%, besh sutkada esa 80 q 85% uzoqlashtiriladi. Payvand chokinin noaniqliklarida to‘planadigan qoldiq vodorod barcha erigan vodorodning 15 q 20% ni tashkil etadi.
7-rasm. Molekulyar vodorodni diffuziyasini vaqtga bog’liqligi.
Vodorodning diffuzion xarakatchanligi payvand birikmaning tuzilmasi bilan aniqlanadi. Austenit tuzilma eng yuqori xarakatchanlikka va eruvchanlikka ega bo‘ladi. Eng qiyin singuvchi tuzilma toblash tuzilmasi xisoblanadi.
Chok metallida vodorodning vaqtincha to‘planishi payvand birikmaning mo‘rtligini oshiradi. Vodorodning kristall panjara orqali diffuziyasi ikkinchi tur kuchlanishlarining vujudga kelishiga olib keladi, bu esa toblangan po‘latlar uchun sovuq yoriqlarni (darzlarni) paydo bo‘lishini yuzaga keltiradi.
Endi (2) tenglama bo‘yicha 1535 °C (1808 °K) temperaturalar oralig’i uchun temir bilan eritilgan absorbtsiyalangan vodorod miqdorini xisoblab topamiz, bir atmosferaga teng bosimda eritma ustidagi molekulyar vodorodning, qaynash temperaturasi (3008 °K).
A.M. Morozov formulasi.
9-jаdvаl
T0K
|
T0C
|
|
|
[
|
1808
|
1535
|
0,97
|
1,41
|
25,5
|
2000
|
1727
|
0,875
|
1,505
|
32,0
|
2200
|
1927
|
0,795
|
1,585
|
38,5
|
2600
|
2327
|
0,675
|
1,705
|
50,5
|
3008
|
2735
|
0,580
|
1,8
|
63,0
|
Eritilgan temirda eritma vodorodning miqdori grafigi temirning erish yaqin temperaturalariga uchungina to‘g’ridir. Yanada yuqoriroq temperaturada temirning jadal bug’lanishlari yuz beradi, yani temir bug’larining partsial bosimi orta boradi vodorodning partsial bosimi kamayadi.
Temirning qaynash temperaturasida (3008 °K) temirning bug’lari bosimi bir atmosferaga teng bo‘lib qoladi mos ravishda vodorodning partsial bosimi nolgacha kamayadi. Bu paytda temirda erigan barcha vodorod chiqib ketadi.
8-rasm. Eritilgan temirdagi muvozanat xolatdagi vodorod miqdorini haroratdagi bog’liqligi.
Kristallanish paytida (1535 °C) vodorodning jadal ajralib chiqishi odatda ajralib chiqayotgan gaz pufakchalarining metall kristallari tomonidan olib ketilishi bilan birga ketadi, bu esa metall massasida bo‘shliqlarning hosil bo‘lishiga sabab bo‘ladi.
Vodorod temir (shuningdek Ni, Al, Cu, va boshqalar) bilan kimyoviy birikmalar hosil qilmaydi va eritmada atomar holatda bo‘ladi.
Zr, Ti, V, Ta bilan esa kimyoviy birikmalar gidridlar hosil qiladi.
Erish mexanizmi uch bosqichda o‘tadi:
1. Gazning metallga tegishida gaz molekulalari va metall sirtidagi atomlar o‘rtasida tortishish kuchlari vujudga keladi va gaz molekulalari tortilib, metall sirtida monomolekulyar plyonka tarzida joylashadilar. Bu hodisa adsorbtsiya deb ataladi. Adsorbtsiyada ma’lum miqdordagi issiqlikning ajralishi bilan gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi.
2. Metall sirtidagi gaz molekulalari atomlarga dissotsiatsiyalanadi. Dissotsiatsiya shuningdek ma'lum miqdordagi issiqlik yutilib gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi.
3. Metall sirtidagi gaz atomlari eritmada (metallda) gaz kontsentratsiyasini oshirib, metall ichkarisiga diffuziyalanadi. Gaz atomining metall ichiga o‘tishida xam gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi. Metallda erishining to‘liq jarayoni gaz absorbtsiyasi deb ataladi. Absorbtsiya xodisasi doimo gazning qH va qS – lari o‘zgarishlari bilan bir kechadi.
Payvandlashning har qanday usulida erigan metall namlik va qoplamalarni organik birikmalari, ximoyalovchi gaz, flyus, atrofdagi havo va boshqalarning hisob vodorod bilan to‘yinadi. Vodorodning suyuq temirda eruvchanligi Siverts qonuniga bo‘ysinadi:
Po‘latda vodorodning eruvchanligining nixoyatda kichik foiz miqdorini hisobga olib, eruvchanlikni ko‘pincha 100g metallda eritilgan vodorodni millimetrda baxolanadi. U holda:
Vodorodning po‘latda eruvchanligi kristallanishda to‘rt martda kamayadi, bu esa diffuzion vodorodning hosil bo‘lishiga olib keladi, u 48-72 soat mobaynida doimiy kristall panjaradan kichik atom o‘lchoviga ega bo‘lib, payvandlanayotgan metalldan uzoqlanadi.
Bunda qolgan vodorodni qoldiq vodorod deb atash qabul qilingan bo‘lib, uning miqdori odatda 1-1,5 mlG`100g ni tashkil etadi.
Payvandlashning turli xil usullarida diffuzion vodorod miqdori odatda quyidagini tashkil etadi.
Elektrod bilan dastaki yoy bilan payvandlashda:
organik qoplamalar bilan...........................................15,00
ushaning o‘zi organik birikmalarsiz.......................... 2,15
ushaning o‘zi qoplama namligi bilan (~4%) ...............6,7
da payvandlashda.....................................................0,04
flyus ostida avtomatik payvandlashda .......................4,40
Gaz bilan payvandlashda.............................................. 5,00
Vodorodning diffuziyasi po‘latning tuzilishiga bog’liqholda 48-72 soat mobaynida kechadi. Toblash holida esa chokoldi xududida vodorodni vaqtincha to‘plash amalga oshiriladi. Vodorod payvandlashda g’ovaklarning paydo bo‘lishi sababi va ko‘pgina xollarda sovuq yoriqlarning (darzlarning) paydo bo‘lishiga sababchi bo‘ladi. Umumiy ko‘rinishda bir sutkada payvand chokidan barcha erigan vodorodning 60 q 70%, besh sutkada esa 80 q 85% uzoqlashtiriladi. Payvand chokinin noaniqliklarida to‘planadigan qoldiq vodorod barcha erigan vodorodning 15 q 20% ni tashkil etadi.
|
